专利名称：薄金属板式方向盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有轮毂、轮辐和轮缘的方向盘骨架。
这样的方向盘骨架通常是用几个部件生产出来的，它们通过铆接、螺栓、钎焊、熔焊或者通过经过组合的工艺被互相联接，接着通过用塑料挤压包封、有时通过用皮革或同类物覆盖，形成一只方向盘。这样方向盘骨架就形成了可承载结构，它必须被按照强度、根据由司机施加、并被传递到转向机构上的作用力来设计。此外对于方向盘骨架的设计，还必须考虑到数量在不断增加的附属功能。必须在方向盘内至少安装一套伸手可及的喇叭触发装置和一个气囊。此外，越来越多用于极不相同的汽车功能的开关和按钮被直接布置在方向盘上，这样司机不必把手从方向盘拿开，就能触发它们。
最后，方向盘骨架还必须被按照被动性安全的观点设计，即在发生事故的情况下，不允许导致严重的受伤。尤其是出于刚提及的这个原因，新式方向盘显示为或深或浅的盆形，它有一个位于上部、朝向司机的方向盘轮缘，和一个相对它位置更低的方向盘轮毂，以及与其相应的、从上部/外侧朝底部/内侧延伸的方向盘轮辐。
也许很容易使人理解，最好用一种由几个部件装配成的方向盘骨架就能适合所有上述要求，因为这样人们能够满足大量部分地互相矛盾的边缘条件。另一方面，总还要力求尽可能低成本的生产，这鉴于不断增长的国际竞争，对传统的汽车制造商来说具有不断增加的意义。尽管形状复杂，方向盘骨架要用尽可能少的部件产生出来，对此的尝试并不少。例如由US-PS 4359911公开了一种带有用薄金属板成型的中间部件和一种特殊的方向盘轮缘的方向盘骨架，中间部件包括轮毂、轮辐、轮缘被轮辐末端夹紧，并与其铆接。对于这种由两部分组成的方向盘骨架，虽然可以动用两种不同的原材料用作方向盘轮缘和其它部件，并且这样彼此独立地满足了不同的要求，但必须采用相对来说昂贵的连接技术。
DE 3719658A1公开了一种用薄金属板制作的方向盘，它由一个朝向司机的上金属盆和一个与上金属盆传动连接的下金属盆组成，这样金属盆就构成了一个空腔，空腔还包围着方向盘的轮缘，并且在放弃固定的、径向延伸的轮辐的情况下，在正视图上呈圆盘形。这种方向盘构造应该有利于减轻重量、简化生产和改善安全性，其中的下金属盆被同时设计为变形盆，并且直到限定的流体横截面都紧密地包围着一个空气体积。两个金属盆在它们的外圆周，即外轮缘区域被互相气密地联接。
这种已被公开的方向盘，虽然除轮毂的插入物之外，仅拥有两个构件，并且因此生产技术相对简单，但它在人类工程学上不能被接受，这是因为它没有用于手握的方向盘轮缘，而且由于力求实现的密封空腔，如果应该把附加的构件，如开关、按钮等固定在上面，就造成了很大的困难。除此之外，使用充气空腔力求实现的效果，今天可以借助于在方向盘内一体化了的气囊，被更有效地实现，不破坏已被公开的方向盘的基本方案，就不能把气囊安排在其上。
所以有如下目的，从已被公开的方向盘形状出发，提出一种按照前面提到那种的方向盘骨架，不必在造型时因考虑复杂的强度要求和附加功能的安置而受限制，而能够进一步减小其制造成本。
为解决该目的，按照本发明推荐了一种方向盘骨架，它单独由一块薄金属板块组成，薄金属板块通过分离和无切屑成形获得其最终形状。
本发明以下述见解为基础，即人们在充分利用金属板剪切和成形的一切可能性的条件下就能够整体地生产包括轮缘的方向盘骨架，而不会不满足或者仅仅不充分满足关于强度、造型和其它功能方面即使仅仅一个要求。有切屑和无切屑的造型步骤能够依赖于方向盘骨架的具体预定形状互相协调，因此不必选择一个太大的薄金属板厚度，也没有用多余的材料用于方向盘骨架，就能够实际上满足所有的造型要求。
方向盘骨架更宜于通过一套多个成形步骤获得最终造型，这些成形步骤从金属板加工角度看原则上是人们熟悉的，并且优选与一个或几个分离步骤组合起来。根据本发明思路的另一种角度，轮辐可以按照相同抗弯刚性的承载体原则设计。此外在无切屑改型时可以利用材料的冷硬化加固，并且局部地(例如给轮毂)提供双层材料用于加固。
图1以截面方式展示了一种按照本发明的方向盘骨架1的实施例；图2是轮辐实施例的截面图。
薄钢板块5有一个轮毂区2，如图1所示，它具有双层材料10，目的是在这里产生必要的刚性，并且有足够的材料用于锯齿形的切屑加工。轮辐3由下/内向上/外延伸，这里提供相应于预先要求的台阶，它尤其用于安置气囊。轮辐3以及方向盘轮缘4被设计为U形截面，这样由薄钢板块5已知的厚度，通过横截面尺寸的相应选择，能够毫无困难地达到要求的形状刚性。
为便于装配，轮毂区2被配置了锥形面6，同时在轮辐3的台阶内提供一个孔7，一个带有嵌入螺母111(如图示的)的冲孔8或者一个螺栓孔9。
图示表明，方向盘骨架的形状基本能够通过在方向盘轴方向上的冲载、压制和变形步骤实现，即在一条生产线上使用一套全部在相同方向上工作的工具。这意味着显著的制作简化，并且表明，即使相对复杂的薄金属板形状也能被经济合理地生产。实际形状理所当然能够改变，并且适应各种要求，而不必须用原则上不同的加工方式。
这当然并不是说，在生产按照本发明的方向盘骨架时，加工过程也不能采用最终的形状所必需的其它的运动方向。因此例如把方向盘轮缘4或者中心区12右轮缘的外轮缘略微向内折边，可能会是期望的。
图2是轮辐3实施例的一个截面图，通过把边缘冲裁和向外弯曲轮辐3得到额外刚度和免受损坏。因而基本上能使边缘不受到静态和动态应力。基部11在截面中的弯曲使其能进一步在该处得到抗应力硬化。给方向盘外层留下更多的空间。
但无论如何重要的是，方向盘骨架单独用一块薄金属板块制作，目的是最终获得一种均质的材料，它在所有区域内满足所提要求，并且没有可能成为缺陷原因并且需要特别的生产监控的联接区域。
权利要求
1.带有轮毂(2)、轮辐(3)和轮缘(4)的方向盘骨架(1)，其特征在于，骨架(1)单独由一块薄钢板块(5)组成，薄金属板块通过分离和无切屑变形获得其最终结构。
2.如权利要求1所述的方向盘骨架，其特征在于，骨架(1)通过一套几个变形步骤获得其最终结构。
3.如权利要求1或2所述的方向盘骨架，其特征在于，骨架(1)通过一个或几个与无切屑变形配合的分离步骤，获得其最终造型。
4.如权利要求1至3所述的方向盘骨架，其特征在于，轮辐(3)根据相同抗弯刚性的承载体原则设计。
5.如权利要求1至4所述的方向盘骨架，其特征在于，骨架(1)在无切屑成型时，局部通过利用材料的冷硬化加固来加强。
6.如权利要求1至5所述的方向盘骨架，其特征在于，骨架(1)局部被双层材料增强。
7.如权利要求1至6所述的方向盘骨架，其特征在于，骨架(1)是用厚度为1至3mm的薄钢板块制作的。
8.如权利要求7所述方向盘，其特征在于轮辐(3)截面呈U形，其中自由轴缘(10)向外弯折，而基部(11)向内形成隆起。
9.如权利要求1至8所述的方向盘骨架，其特征在于，骨架(1)在轮毂区(2)内设计一个靠汽车一侧的锥形面(6)，它拥有一个至少3°的角度。
10.如权利要求1至9所述的方向盘骨架，其特征在于，分离步骤还包括形成孔(7)，冲孔(8)，或螺栓孔(9)，用于固定气囊模块。
全文摘要
本发明涉及一种带有轮毂(2)、轮辐(3)和轮缘(4)的方向盘骨架(1),它单独由一块薄金属板块(5)组成,金属板块(5)通过分离和无切屑改型得其最终造型。轮毂区(2)更宜于有一个在汽车一侧的锥形面(6),同时在从下/内朝上/外延伸的轮辐(3)内,提供了用于增加气囊模块的孔(7),冲孔(8)或螺栓孔(9)。需要时还可以在冲孔(8)内嵌入一个螺母(11)。轮毂区(2)可以被双层材料(10)增强。
文档编号B60R21/20GK1175529SQ9711333
公开日1998年3月11日 申请日期1997年6月23日 优先权日1996年6月21日
发明者U·莱森费尔德, K·德费尔, M·克罗泽, P·哈特曼, H·沃纳 申请人:Mst汽车安全技术股份有限公司